一种用于降低温室气体排放的施肥装置及施肥方法

文档序号:32818699发布日期:2023-01-04 04:33阅读:32来源:国知局

1.本发明涉及水稻种植技术领域,具体涉及一种用于降低温室气体排放的施肥装置及施肥方法。


背景技术:

2.水稻是我国最重要的粮食作物之一,同时也作为全球主要的粮食作物。随着生产水平的提高,人们逐渐发现耕作方式是影响稻田土壤肥力和植株养分吸收利用的重要因素,不同耕作方式会大大影响水稻对营养元素的吸收。在水稻种植的过程中,需要对水稻进行施肥,同时在水稻生态系统中,氮素是水稻生产的重要限制性大量元素,也是人类提高产量的巨大动力。
3.施加肥料以提高水稻产量是水稻种植过程中的重要手段,然而在实际施肥过程中,发明人发现,目前的施肥方式还存在着不足:目前在施肥时,通常会先施基肥,在水稻生长过程中追肥,在施基肥时,通常将肥料撒在稻田里,再进行耙田操作,如此,使得肥料与稻田土壤混合更均匀,同时在追肥阶段,在对水稻根部进行施肥时,通常采用将肥料撒在稻田表面的方式,使肥料逐渐渗入土壤并被水稻根系吸收;在水稻生长时,水稻难以将稻田各处的肥料进行吸收,如相邻水稻之间的土壤内的肥料,在水稻吸收养分时,水稻根系对养分的吸收起主要作用,在距离水稻根系较远的土壤中的养分不利于水稻根系对养分的吸收,如此,不利于水稻对肥料的吸收利用率,在施加氮肥时,易造成稻田中残留大量的氮肥,如此,为温室气体n2o的生成提供了更多的底物。与此同时,传统的水淹漫灌种植方式,使稻田积累了大量的甲烷菌产生,增加了稻田中的ch4的排放,进而使得到稻田会排放更多的温室气体。
4.所以,基于上述问题,目前亟需设计一种用于降低温室气体排放的施肥装置和施肥方法,以降低稻田温室气体的排放。


技术实现要素:

5.本发明的目的在于:针对目前水稻种植中所采用的施肥方式所存在的上述不足,提供了一种用于降低温室气体排放的施肥装置和施肥方法,以降低稻田温室气体的排放。
6.为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:一种用于降低温室气体排放的施肥装置,包括管道,所述管道的一端开口,所述管道的另一端封堵,且所述管道的侧壁上设置有若干出口,所述管道用于插入稻田土壤内以形成通道,肥料能添加至所述管道内并从所述出口处渗入稻田的土壤中。
7.作为本技术优先的技术方案,所述施肥装置包括若干所述管道,若干所述管道形成管道组,且所述管道组上的若干所述管道通过连接杆相连成一体。
8.作为本技术优先的技术方案,所述出口为筛孔状通孔,且所述管道外侧设置有若干呈环状的凸起,所述凸起环绕所述管道的中心轴线设置,所述凸起沿所述管道的长度方向排布。
9.作为本技术优先的技术方案,在沿所述管道上的开口端至封堵端的方向上,所述管道的直径逐渐缩小。
10.作为本技术另一种优先的技术方案,所述出口呈条状,所述出口的长度方向与所述管道的长度方向同向,所述出口的长度与所述管道的长度相适配,且所述出口沿所述管道的周向排布。
11.作为本技术优先的技术方案,所述管道上还设置有若干叶片,所述叶片与所述出口相适配,所述叶片的一端与所述管道相连,所述叶片能遮挡所述出口,且在所述管道插入稻田土壤后,稻田土壤能挤推所述叶片以使所述叶片朝所述管道的中心轴线弯曲变形并使所述出口暴露,在撤销对所述叶片的作用力时,所述叶片能恢复形变。
12.作为本技术优先的技术方案,所述管道上的用于与所述叶片相连的部分靠近所述管道上的被封堵的一端。
13.作为本技术优先的技术方案,所述管道和所述叶片采用树脂制作,且选用非降解材料,以便所述管道和所述叶片的长期反复使用,同时便于所述管道在插入土壤后能维持原形,也便于所述叶片的弯曲变形。
14.本技术还提供了一种施肥方法,包括如下步骤:步骤s1:置入施肥装置,将如上所述的施肥装置上的管道插入至对应水稻种植区域的稻田土壤内;步骤s2:投放肥料,将肥料从所述管道的开口处投入管道内,使所述管道内的肥料渗入稻田土壤中;步骤s3:拔出装置,在稻田土壤吸收肥料后,将所述管道从稻田土壤内拔出。
15.作为本技术优先的技术方案,在所述步骤s3中,使所述管道在稻田土壤中插入1-2周后,再将所述管道从稻田土壤内拔出。
16.作为本技术优先的技术方案,所述施肥方法涉及四个施肥阶段,且分别为基肥施肥阶段、分蘖肥施肥阶段、穗肥施肥阶段和粒肥施肥阶段,所述施肥阶段与所述施肥步骤相匹配。
17.作为本技术优先的技术方案,在所述步骤s2中,在投放肥料后,向所述管道中注水,并使水面低于稻田土壤上表面。
18.与现有技术相比,本发明的有益效果:在本技术的方案中,该施肥装置包括管道,同时管道的一端开口,管道的另一端封堵,并且管道的侧壁上设置有若干出开口,在对稻田中的水稻进行施肥时,先将管道插入稻田土壤内以形成通道,具体的,将管道上的封堵端插入土壤,使得管道挤推土壤,并在土壤中形成通道,同时管道所插入的位置与水稻种植的区域相对应,在管道插入稻田后,将肥料添加至管道内,具体的可从管道的开口端进行肥料的添加,由于稻田土壤含有水分,使得土壤中的水分会渗入到管道内,在肥料添加至管道后,肥料能溶解在水中,再从出口处渗入到稻田的土壤中,如此,使得靠近管道的土壤所含有的肥料养分较高,在水稻生长过程中,水稻根系更易向肥料养分含量较多的土壤处生长,进而随着水稻的生长,水稻的根系更易遍布在管道附近的土壤中,如此,在后续施肥时,通过向稻田土壤内的通道处进行施肥,使得水稻根系的生长区域与肥料在土壤中的扩散区域相对应,利于水稻根系的集中吸养,能利于水稻根系对肥料的吸收利用率,在施氮肥时,能降低土壤中的氮肥残留,提高水稻氮肥的
吸收率,进而降低生成n20的底物,从而降低n20的排放。
19.在本技术中,通过在管道外侧设置若干个呈环状的凸起,使得管道在插入土壤的过程中,管道竖直向下运动并带动凸起竖直向下运动,使得凸起能起对其下方的土壤进行挤压,并为处于凸起上方的出口预留空间,使得肥料添加至管道后,肥料与土壤中的水分相混合后,便于肥料从开口流至开口附近的预留空间内,如此,在肥料添加至管道后,能使更多的土壤直接接触肥料,进而能进一步提高肥料渗入管道附近的土壤中的速度和范围,同时预留空间的存在,能提高土壤上的与空气接触的表面积,能进一步提高管道附近的土壤中的含氧量,在施肥过程中,肥料主要施在管道附近的土壤里,如此,能避免管道附近的土壤中形成极端缺氧的环境,进一步抑制了甲烷菌的产生,从而进一步将低稻田中的ch4的排放量。
20.在本技术的另一种方案中,通过在管道上设置若干叶片,在将管道插入土壤内时,土壤能挤推叶片使叶片朝管道的中心轴线弯曲变形,在叶片弯曲变形的过程中,能逐渐使叶片所对应的出口暴露,且该出口能逐渐被土壤所填充,并且在管道插入土壤的过程中,管道上的被封堵的一端挤推管道下方的土壤,使得在此过程中,叶片所受到的土壤的作用力较小,进而在此过程中,叶片能对出口进行遮挡,从而在管道插入土壤的过程中能防止土壤从出口将管道进行填堵,进而为后续肥料和空气进入管道并作用于土壤提供了保障;同时在管道插入土壤至预设位置后,土壤对叶片的作用力是呈递增的,作用力为f,使得在土壤的作用力下,叶片逐渐朝管道的中心轴线弯曲变形,并使所暴露的出口逐渐被土壤填充,进而在后续施肥料时,肥料进入管道中,肥料直接作用于该将出口进行填充的土壤,能扩大管道内的肥料所直接接触的土壤面积,从而提高肥料渗入管道侧壁附近的土壤中的速度和范围,利于水稻根系对肥料的吸收,进而在施氮肥时,能提高氮肥的利用率,进而能降低土壤中的氮肥残留,进而减小温室气体的排放量;在本技术中,通过使管道上的用于与叶片相连的部分靠近管道上的被封堵的一端,如此,使得在土壤挤压叶片并使叶片弯曲时,在管道和叶片的作用下,能使所形成的通道上的处于上方的区域的截面面积缩小,使得所形成的通道呈上方收口的长瓶状结构,在施肥料后,肥料进入通道内并作用于管道附近的土壤,在土壤及水稻的根系吸收肥料的过程中,其所形成的通道结构能降低肥料的挥发,并且在施肥后的降雨时期,且在管道处于稻田土壤内时,通道上的位于上方的收口区域能逐渐缩小,同时通道上的位于上方的收口区域能起到阻挡作用,能对降水起到阻挡作用,进而在施肥后的降雨中,能有效降低通道内的肥料流出通道至稻田表面的情况,进而能提高肥料的利用率,同时能降低肥料在稻田表面的挥发,在施氮肥时,能有效降低氨挥发,进而能降低出现大气中的nh3被氧化后与酸反应引起雾霾天气的情形,以及能降低出现nh3沉降并返回到陆地和土壤中的情形,进而能降低温室气体的排放,并减缓温室效应。
附图说明
21.图1为本技术一种用于降低温室气体排放的施肥装置其中一种实施方式的结构示意图;图2为本技术一种用于降低温室气体排放的施肥装置其中一种实施方式的结构示意图;
图3为本技术一种用于降低温室气体排放的施肥装置其中一种实施方式中的管道的结构示意图;图4为本技术一种用于降低温室气体排放的施肥装置其中一种实施方式中的管道的结构示意图;图5为本技术一种用于降低温室气体排放的施肥装置其中一种实施方式中的管道的剖视结构示意图;图6为本技术一种用于降低温室气体排放的施肥装置其中一种实施方式中的管道的剖视结构示意图;图7为本技术一种施肥方法其中一种实施方式的流程示意图;图中标示:1-管道,2-出口,3-通道,4-管道组,5-连接杆,6-凸起,7-叶片。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
23.因此,以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
24.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
25.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.实施例一:参见说明书附图1和2所示,本实施例提供的一种用于降低温室气体排放的施肥装置,包括管道1,所述管道1的一端开口,所述管道1的另一端封堵,且所述管道1的侧壁上设置有若干出口2,所述管道1用于插入稻田土壤内以形成通道3,肥料能添加至所述管道1内并从所述出口2处渗入稻田的土壤中。
28.在本技术中,该施肥装置包括管道1,同时管道1的一端开口,管道1的另一端封堵,并且管道1的侧壁上设置有若干出开口,在对稻田中的水稻进行施肥时,先将管道1插入稻田土壤内以形成通道3,具体的,将管道1上的封堵端插入土壤,使得管道1挤推土壤,并在土壤中形成通道3,同时管道1所插入的位置与水稻种植的区域相对应,在管道1插入稻田后,将肥料添加至管道1内,具体的可从管道1的开口端进行肥料的添加,由于稻田土壤含有水分,使得土壤中的水分会渗入到管道1内,在肥料添加至管道1后,肥料能溶解在水中,再从
出口2处渗入到稻田的土壤中,如此,使得靠近管道1的土壤所含有的肥料养分较高,在水稻生长过程中,水稻根系更易向肥料养分含量较多的土壤处生长,进而随着水稻的生长,水稻的根系更易遍布在管道1附近的土壤中,如此,在后续施肥时,通过向稻田土壤内的通道3处进行施肥,使得水稻根系的生长区域与肥料在土壤中的扩散区域相对应,利于水稻根系的集中吸养,能利于水稻根系对肥料的吸收利用率,在施氮肥时,能降低土壤中的氮肥残留,提高水稻对氮肥的吸收率,进而降低生长n20的底物,从而能降低n20的排放;并且通过使用该施肥装置进行施肥,可使管道1在土壤中插入1-2周,使得水稻根系遍布管道1的四周更密集,在将管道1从稻田中拔出后,所形成的通道3内无管道1的阻挡,为水稻根系的生长提供了更多的空间,同时,在通道3处生长的水稻根系利于对通道3形状的维持,能降低通道3收缩的速率,其中,通道3收缩是由于稻田中的土壤松软,在无管道1的支撑下,会使所形成的通道3逐渐收缩,如此,在利于水稻根系生长的同时,还能提高通道3附近的土壤的透气性,能够避免土壤形成极端厌氧的环境,进而能破坏甲烷菌生长所适宜的环境条件,从而降低ch4的排放。
29.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述施肥装置包括若干所述管道1,若干所述管道1形成管道组4,且所述管道组4上的若干所述管道1通过连接杆5相连成一体。
30.如此,提高了使用该施肥装置进行施肥的效率。
31.作为本实施例二:参见图3所示,在实施例一技术方案的基础上,进一步的,所述出口2为筛孔状通孔,且所述管道1外侧设置有若干呈环状的凸起6,所述凸起6环绕所述管道1的中心轴线设置,所述凸起6沿所述管道1的长度方向排布。
32.进一步的,通过在管道1外侧设置若干个呈环状的凸起6,使得管道1在插入土壤的过程中,管道1竖直向下运动并带动凸起6竖直向下运动,使得凸起6能起对其下方的土壤进行挤压,并为处于凸起6上方的出口2预留空间,使得肥料添加至管道1后,肥料与土壤中的水分相混合后,便于肥料从出口2流至出口2附近的预留空间内,如此,在肥料添加至管道1后,能使更多的土壤直接接触肥料,进而能进一步提高肥料渗入管道1附近的土壤中的速度和范围,同时预留空间的存在,能提高土壤上的与空气接触的表面积,能进一步提高管道1附近的土壤中的含氧量,在施肥过程中,肥料主要施在管道1附近的土壤里,如此,能避免管道1附近的土壤中形成极端缺氧的环境,进一步抑制了甲烷菌的产生,从而进一步将低稻田中的ch4的排放。
33.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,在沿所述管道1上的开口端至封堵端的方向上,所述管道1的直径逐渐缩小。
34.在沿管道1上的开口端至封堵端的方向上,管道1的直径逐渐缩小,本技术中,开口端为管道1上的开口的一端,封堵端为管道1上的被封堵的一端,如此,能降低管道1插入土壤时的阻力,便于管道1的插入工作。
35.实施例三:参见图4-6所示,在实施例一技术方案的基础上,进一步的,所述出口2呈条状,所述出口2的长度方向与所述管道1的长度方向同向,所述出口2的长度与所述管道1的长度相适配,且所述出口2沿所述管道1的周向排布。
36.在本技术中,出口2呈条状,并且出口2的长度方向与管道1的长度方向同向,出口2的长度与管道1的长度相适配,同时出口2沿管道1的周向排布,使得在管道1插入土壤后,能使土壤填充该呈条状的出口2,在施肥时,能提高肥料与土壤的接触面积,利于施肥作业的进行。
37.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述管道1上还设置有若干叶片7,所述叶片7与所述出口2相适配,所述叶片7的一端与所述管道1相连,所述叶片7能遮挡所述出口2,且在所述管道1插入稻田土壤后,稻田土壤能挤推所述叶片7以使所述叶片7朝所述管道1的中心轴线弯曲变形并使所述出口2暴露,在撤销对所述叶片7的作用力时,所述叶片7能恢复形变。
38.进一步的,通过在管道1上设置若干叶片7,在将管道1插入土壤内时,土壤能挤推叶片7使叶片7朝管道1的中心轴线弯曲变形,在叶片7弯曲变形的过程中,能逐渐使叶片7所对应的出口2暴露,且该出口2能逐渐被土壤所填充,并且在管道1插入土壤的过程中,管道1上的被封堵的一端挤推管道1下方的土壤,使得在此过程中,叶片7所受到的土壤的作用力较小,进而在此过程中,叶片7能对出口2进行遮挡,从而在管道1插入土壤的过程中能防止土壤从出口2将管道1进行填堵,进而为后续肥料和空气进入管道1并作用于土壤提供了保障;同时在管道1插入土壤至预设位置后,土壤对叶片7的作用力是呈递增的,作用力为f,使得在土壤的作用力下,叶片7逐渐朝管道1的中心轴线弯曲变形,并使所暴露的出口2逐渐被土壤填充,进而在后续施肥料时,肥料进入管道1中,肥料直接作用于该将出口2进行填充的土壤,能扩大管道1内的肥料所直接接触的土壤面积,从而提高肥料渗入管道1侧壁附近的土壤中的速度和范围,利于水稻根系对肥料的吸收,进而在施氮肥时,能提高氮肥的利用率,进而能降低土壤中的氮肥残留,进而减小温室气体的排放。
39.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述管道1上的用于与所述叶片7相连的部分靠近所述管道1上的被封堵的一端。
40.进一步的,使管道1上的用于与叶片7相连的部分靠近管道1上的被封堵的一端,如此,使得在土壤挤压叶片7并使叶片7弯曲时,在管道1和叶片7的作用下,能使所形成的通道3上的处于上方的区域的截面面积缩小,使得所形成的通道3呈上方收口的长瓶状结构,在施肥料后,肥料进入通道3内并作用于管道1附近的土壤,在土壤及水稻的根系吸收肥料的过程中,其所形成的通道3结构能降低肥料的挥发,并且在施肥后的降雨时期,且在管道1处于稻田土壤内时,通道3上的位于上方的收口区域能逐渐缩小,同时通道3上的位于上方的收口区域能起到阻挡作用,能对降水起到阻挡作用,进而在施肥后的降雨中,能有效降低通道3内的肥料流出通道3至稻田表面的情况,进而能提高肥料的利用率,同时能降低肥料在稻田表面的挥发,在施氮肥时,能有效降低氨挥发,进而能降低出现大气中的nh3被氧化后与酸反应引起雾霾天气的情形,以及能降低出现nh3沉降并返回到陆地和土壤中的情形,进而能降低温室气体的排放,并减缓温室效应。
41.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述管道1和所述叶片7采用树脂制作,且选用非降解材料,以便所述管道1和所述叶片7的长期反复使用,同时便于所述管道1在插入土壤后能维持原形,也便于所述叶片7的弯曲变形。
42.实施例四:参见图7所示,本实施例还提供的一种施肥方法,包括如下步骤:
步骤s1:置入施肥装置,将如上所述施肥装置上的管道1插入至对应水稻种植区域的稻田土壤内;步骤s2:投放肥料,将肥料从所述管道1的开口处投入管道1内,使所述管道1内的肥料渗入稻田土壤中;步骤s3:在稻田土壤吸收肥料后,将所述管道1从稻田土壤内拔出。
43.在本技术中,在进行施肥时,先置入施肥装置,将施肥装置上的管道1插入至对应水稻种植区域的稻田土壤内,以形成施肥所需的通道3,在进行肥料的投放,将肥料从管道1的开口处投入管道1内,使得肥料从管道1渗入到稻田土壤中,具体的,在管道1插入稻田土壤后,管道1中含有从土壤中渗出的水分,进而在施肥时,能使肥料与水进行混合,进而使肥料渗入到管道1附近的稻田土壤内,从而使得水稻根系朝养分丰富的土壤处生长,即水稻根系朝管道1附近的稻田土壤处生长;在稻田土壤吸收肥料后,将管道1从稻田土壤中拔出,使得管道1所形成的通道3无管道1的阻挡,进而为生长在通道3附近的水稻根系提供了更多的生长空间,如此,为水稻根系的生长提供了更多的空间以及更丰富的养分,提高水稻对肥料的吸收利用率,在利于水稻生长的同时,能降低温室气体n2o的排放。
44.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,在所述步骤s3中,使所述管道1在稻田土壤中插入1-2周后,再将所述管道1从稻田土壤内拔出。
45.进一步的,在步骤s3中,在管道1在稻田土壤中插入1-2周后,再将管道1从稻田土壤中拔出,如此,使得在施肥后的1-2周的时间内,水稻的根系在管道1附近的土壤中生长得更密集,在将管道1从稻田土壤内拔出后,利于通道3附近的水稻根系对通道3形状的维持,能减缓通道3收缩的速度,利于水稻在通道3内的生长,以及利于提高通道3及通道3附近的土壤的透气性。
46.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,所述施肥方法涉及四个施肥阶段,且分别为基肥施肥阶段、分蘖肥施肥阶段、穗肥施肥阶段和粒肥施肥阶段,所述施肥阶段与所述施肥步骤相匹配。
47.进一步的,该施肥方法设置涉及四个施肥阶段,该四个施肥阶段分别为基肥施肥阶段、分蘖肥施肥阶段、穗肥施肥阶段和粒肥施肥阶段,并且死飞阶段与施肥步骤相匹配,通过使用本技术的施肥装置对各个施肥阶段进行施肥,能极大的提高肥料的利用率,便于对水稻根系集中施肥,并能提高水稻根系处的土壤的透气性,在利于水稻生长的同时,降低稻田中的n2o和ch4等温室气体的产生,有利于改善温室效应。
48.作为优选的实施方式,在上述方式的基础上,进一步的,在所述步骤s2中,在投放肥料后,向所述管道1中注水,并使水面低于稻田土壤上表面。
49.如此,在施肥过程中,通过向管道1注水,使粘附在管道1侧壁的肥料颗粒能随着水流下落,利于肥料渗入土壤。
50.以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但本发明不局限于上述具体实施方式,因此任何对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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